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世界首臺(tái)“超越級(jí)”光量子計(jì)算機(jī)在中國(guó)誕生
來(lái)源自：捷世智通 點(diǎn)擊數(shù)：7203 發(fā)布時(shí)間：2017-05-05
本文來(lái)源：每日甘肅網(wǎng)-蘭州晨報(bào)
新華社上海5月3日電中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士3日在上海宣布，我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建的光量子計(jì)算機(jī)，首次演示了超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)的量子計(jì)算能力。
實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，該原型機(jī)的取樣速度比國(guó)際同行類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)加快至少24000倍，通過(guò)和經(jīng)典算法比較，也比人類(lèi)歷史上第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)和第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度快10倍至100倍。
潘建偉說(shuō)，這臺(tái)光量子計(jì)算機(jī)標(biāo)志著我國(guó)在基于光子的量子計(jì)算機(jī)研究方面取得突破性進(jìn)展，為最終實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典計(jì)算能力的量子計(jì)算奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
量子時(shí)代的探尋與追問(wèn)
新版“神算子”有多神？未來(lái)將秒殺超級(jí)計(jì)算機(jī)
芯片越來(lái)越小，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)未來(lái)必將遭遇計(jì)算極限。求解一個(gè)億億億變量（10的24次方）的方程組，利用目前的超級(jí)計(jì)算機(jī)，大約需要100年。而對(duì)類(lèi)似這樣的大規(guī)模計(jì)算難題，如果借助萬(wàn)億次量子計(jì)算機(jī)，只需0.01秒。
全新的量子計(jì)算機(jī)利用量子特有的“疊加狀態(tài)”，以采取并行計(jì)算的方式，讓速度以指數(shù)量級(jí)地提升。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士和陸朝陽(yáng)教授等研制的光量子計(jì)算機(jī)，已經(jīng)比人類(lèi)歷史上第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)和第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度快10倍至100倍。
據(jù)介紹，關(guān)于量子計(jì)算研究的系列成果已經(jīng)發(fā)表于《自然·光子學(xué)》等國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊上?！斑@意味著，中國(guó)科學(xué)家研制出了量子計(jì)算領(lǐng)域的埃尼亞克（第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)ENIAC）?！薄蹲匀弧す庾訉W(xué)》的審稿人表示。
陸朝陽(yáng)表示，預(yù)計(jì)年底可以實(shí)現(xiàn)操縱20個(gè)量子比特、達(dá)到目前商用CPU水平；到2020年，有望實(shí)現(xiàn)操縱45個(gè)量子比特的目標(biāo)，向經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力發(fā)起挑戰(zhàn)。
全球角力場(chǎng)有幾多？歐美投入數(shù)十億美元布局
由于量子計(jì)算的巨大潛在價(jià)值，歐美各國(guó)都在積極整合各方面研究力量和資源，開(kāi)展協(xié)同攻關(guān)，大型高科技公司如谷歌、微軟、IBM等也強(qiáng)勢(shì)介入量子計(jì)算研究。
2015年，谷歌、美國(guó)航天航空局和加州大學(xué)圣芭芭拉分校宣布實(shí)現(xiàn)了9個(gè)超導(dǎo)量子比特的高精度操縱。此次，潘建偉及其同事朱曉波等，聯(lián)合浙江大學(xué)王浩華教授研究組，首次實(shí)現(xiàn)10個(gè)超導(dǎo)量子比特的糾纏，在基于超導(dǎo)體系的量子計(jì)算機(jī)研究方面取得突破性進(jìn)展。
何時(shí)飛入尋常百姓家？10年內(nèi)專(zhuān)用量子計(jì)算機(jī)有望“實(shí)用化”
從誕生以來(lái)，量子力學(xué)就一直在催生眾多重大發(fā)明，包括原子彈、激光、晶體管、核磁共振、全球衛(wèi)星定位等。量子計(jì)算機(jī)的問(wèn)世，有助于解決現(xiàn)有計(jì)算機(jī)也難以解決的問(wèn)題。
專(zhuān)家認(rèn)為，計(jì)算能力極限的大幅提升，意味著量子計(jì)算機(jī)可以分析更多數(shù)據(jù)。比如，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的天氣預(yù)報(bào)，躲避颶風(fēng)海嘯；計(jì)算優(yōu)化的出行線(xiàn)路，讓城市減少堵車(chē)；識(shí)別有效的分子組合，降低藥物的研發(fā)成本和周期；甚至可以用于探索太空，較快辨別可能存有生命體的行星。
潘建偉預(yù)測(cè)，造出“專(zhuān)用”量子計(jì)算機(jī)，在求解材料設(shè)計(jì)、化學(xué)研究、物理研究等特別需要、特別有用的問(wèn)題上超越“超級(jí)計(jì)算機(jī)”，有望在10年出現(xiàn)，最終還將拓展到量子人工智能領(lǐng)域。
量子時(shí)代還有哪些暢想曲？信息安全的“護(hù)衛(wèi)艦”
當(dāng)前，信息科技日益走向智能化，量子不僅可以用于量子計(jì)算，更安全的量子通信也應(yīng)運(yùn)而生。隨著“墨子號(hào)”發(fā)射升空，我國(guó)在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信。按照規(guī)劃，未來(lái)還將發(fā)射多顆量子衛(wèi)星。到2030年左右，建成一個(gè)全球化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)。
潘建偉說(shuō)，量子通信可以從原理上確保身份認(rèn)證、傳輸加密以及數(shù)字簽名等的安全性，從根本上解決信息安全問(wèn)題。
記者了解到，對(duì)于量子時(shí)代的科學(xué)應(yīng)用，中國(guó)“量子人”團(tuán)隊(duì)有著明確的科研路線(xiàn)圖：通過(guò)量子通信研究，從初步實(shí)現(xiàn)局域量子通信網(wǎng)絡(luò)，到實(shí)現(xiàn)多橫多縱的全球范圍量子通信網(wǎng)絡(luò)；通過(guò)量子計(jì)算研究，為大規(guī)模計(jì)算難題提供解決方案，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)時(shí)代信息的有效挖掘；通過(guò)量子精密測(cè)量研究，實(shí)現(xiàn)新一代定位導(dǎo)航等。
到2030年，或許人人家里都有一個(gè)“密鑰機(jī)”；新的量子材料可以改變電池技術(shù)，成百倍地?cái)U(kuò)大電池容量……面對(duì)變幻莫測(cè)的量子世界，從“被動(dòng)觀測(cè)”邁入“主動(dòng)調(diào)控”，人們期待著量子科技開(kāi)啟更美好的未來(lái)。
新華社上海5月3日電中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士3日在上海宣布，我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建的光量子計(jì)算機(jī)，首次演示了超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)的量子計(jì)算能力。
實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，該原型機(jī)的取樣速度比國(guó)際同行類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)加快至少24000倍，通過(guò)和經(jīng)典算法比較，也比人類(lèi)歷史上第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)和第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度快10倍至100倍。
潘建偉說(shuō)，這臺(tái)光量子計(jì)算機(jī)標(biāo)志著我國(guó)在基于光子的量子計(jì)算機(jī)研究方面取得突破性進(jìn)展，為最終實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典計(jì)算能力的量子計(jì)算奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
量子時(shí)代的探尋與追問(wèn)
新版“神算子”有多神？未來(lái)將秒殺超級(jí)計(jì)算機(jī)
芯片越來(lái)越小，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)未來(lái)必將遭遇計(jì)算極限。求解一個(gè)億億億變量（10的24次方）的方程組，利用目前的超級(jí)計(jì)算機(jī)，大約需要100年。而對(duì)類(lèi)似這樣的大規(guī)模計(jì)算難題，如果借助萬(wàn)億次量子計(jì)算機(jī)，只需0.01秒。
全新的量子計(jì)算機(jī)利用量子特有的“疊加狀態(tài)”，以采取并行計(jì)算的方式，讓速度以指數(shù)量級(jí)地提升。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士和陸朝陽(yáng)教授等研制的光量子計(jì)算機(jī)，已經(jīng)比人類(lèi)歷史上第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)和第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度快10倍至100倍。
據(jù)介紹，關(guān)于量子計(jì)算研究的系列成果已經(jīng)發(fā)表于《自然·光子學(xué)》等國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊上?！斑@意味著，中國(guó)科學(xué)家研制出了量子計(jì)算領(lǐng)域的埃尼亞克（第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)ENIAC）?！薄蹲匀弧す庾訉W(xué)》的審稿人表示。
陸朝陽(yáng)表示，預(yù)計(jì)年底可以實(shí)現(xiàn)操縱20個(gè)量子比特、達(dá)到目前商用CPU水平；到2020年，有望實(shí)現(xiàn)操縱45個(gè)量子比特的目標(biāo)，向經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力發(fā)起挑戰(zhàn)。
全球角力場(chǎng)有幾多？歐美投入數(shù)十億美元布局
由于量子計(jì)算的巨大潛在價(jià)值，歐美各國(guó)都在積極整合各方面研究力量和資源，開(kāi)展協(xié)同攻關(guān)，大型高科技公司如谷歌、微軟、IBM等也強(qiáng)勢(shì)介入量子計(jì)算研究。
2015年，谷歌、美國(guó)航天航空局和加州大學(xué)圣芭芭拉分校宣布實(shí)現(xiàn)了9個(gè)超導(dǎo)量子比特的高精度操縱。此次，潘建偉及其同事朱曉波等，聯(lián)合浙江大學(xué)王浩華教授研究組，首次實(shí)現(xiàn)10個(gè)超導(dǎo)量子比特的糾纏，在基于超導(dǎo)體系的量子計(jì)算機(jī)研究方面取得突破性進(jìn)展。
何時(shí)飛入尋常百姓家？10年內(nèi)專(zhuān)用量子計(jì)算機(jī)有望“實(shí)用化”
從誕生以來(lái)，量子力學(xué)就一直在催生眾多重大發(fā)明，包括原子彈、激光、晶體管、核磁共振、全球衛(wèi)星定位等。量子計(jì)算機(jī)的問(wèn)世，有助于解決現(xiàn)有計(jì)算機(jī)也難以解決的問(wèn)題。
專(zhuān)家認(rèn)為，計(jì)算能力極限的大幅提升，意味著量子計(jì)算機(jī)可以分析更多數(shù)據(jù)。比如，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的天氣預(yù)報(bào)，躲避颶風(fēng)海嘯；計(jì)算優(yōu)化的出行線(xiàn)路，讓城市減少堵車(chē)；識(shí)別有效的分子組合，降低藥物的研發(fā)成本和周期；甚至可以用于探索太空，較快辨別可能存有生命體的行星。
潘建偉預(yù)測(cè)，造出“專(zhuān)用”量子計(jì)算機(jī)，在求解材料設(shè)計(jì)、化學(xué)研究、物理研究等特別需要、特別有用的問(wèn)題上超越“超級(jí)計(jì)算機(jī)”，有望在10年出現(xiàn)，最終還將拓展到量子人工智能領(lǐng)域。
量子時(shí)代還有哪些暢想曲？信息安全的“護(hù)衛(wèi)艦”
當(dāng)前，信息科技日益走向智能化，量子不僅可以用于量子計(jì)算，更安全的量子通信也應(yīng)運(yùn)而生。隨著“墨子號(hào)”發(fā)射升空，我國(guó)在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信。按照規(guī)劃，未來(lái)還將發(fā)射多顆量子衛(wèi)星。到2030年左右，建成一個(gè)全球化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)。
潘建偉說(shuō)，量子通信可以從原理上確保身份認(rèn)證、傳輸加密以及數(shù)字簽名等的安全性，從根本上解決信息安全問(wèn)題。
記者了解到，對(duì)于量子時(shí)代的科學(xué)應(yīng)用，中國(guó)“量子人”團(tuán)隊(duì)有著明確的科研路線(xiàn)圖：通過(guò)量子通信研究，從初步實(shí)現(xiàn)局域量子通信網(wǎng)絡(luò)，到實(shí)現(xiàn)多橫多縱的全球范圍量子通信網(wǎng)絡(luò)；通過(guò)量子計(jì)算研究，為大規(guī)模計(jì)算難題提供解決方案，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)時(shí)代信息的有效挖掘；通過(guò)量子精密測(cè)量研究，實(shí)現(xiàn)新一代定位導(dǎo)航等。
到2030年，或許人人家里都有一個(gè)“密鑰機(jī)”；新的量子材料可以改變電池技術(shù)，成百倍地?cái)U(kuò)大電池容量……面對(duì)變幻莫測(cè)的量子世界，從“被動(dòng)觀測(cè)”邁入“主動(dòng)調(diào)控”，人們期待著量子科技開(kāi)啟更美好的未來(lái)。
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